JP4803996B2 - 燃料電池の低温起動方法及び燃料電池システム - Google Patents
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Fuel Cell (AREA)
Description
14…電解質膜 16…アノード電極
18…カソード電極 20…電解質膜・電極構造体
22、24…セパレータ 26…燃料ガス流路
28…酸化剤ガス流路 30…冷却媒体流路
52…圧力センサ 60…レギュレータ
71〜74…温度センサ 76…インジェクタ
80…コンプレッサ 82…制御装置
94…イグニッションスイッチ
Claims (8)
- 一対の電極間に電解質を配した電解質・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を、水の凍結温度以下の温度で起動させるための燃料電池の低温起動方法であって、
前記凍結温度以下の温度での起動が必要か否かを判定する低温起動要否判定工程と、
前記凍結温度以下の温度での起動が必要と判定された場合、発電電流に応じて、起動開始時の目標ガス圧力を、前記凍結温度を超える温度での起動が必要と判定された場合の目標ガス圧力より高い圧力となるように決定する目標ガス圧力決定工程と、
決定された目標ガス圧力にて前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給工程と、を備え、
前記目標ガス圧力決定工程では、
前記凍結温度以下の温度での起動が必要と判定された場合、前記起動開始時の目標ガス圧力を、起動開始温度が低い程高い圧力となるように作成された複数のガス圧力マップから前記起動開始温度に応じて選択したガス圧力マップにより決定する
ことを特徴とする燃料電池の低温起動方法。 - 請求項1記載の燃料電池の低温起動方法において、
さらに、前記凍結温度以下の温度での起動の後、前記燃料電池の現在温度が、圧力増圧制御完了閾値温度を超える温度となっているかどうかを判定する圧力増圧制御完了判定工程を設け、
前記目標ガス圧力決定工程では、
前記燃料電池の現在温度が前記圧力増圧制御完了閾値温度を超える温度となるまで、前記燃料電池の現在温度の増加に従い、前記目標ガス圧力を、前記圧力増圧制御完了閾値温度でのガス圧力マップ上での目標圧力まで前記複数のガス圧力マップを択一的に選択しながら段階的に下げる
ことを特徴とする燃料電池の低温起動方法。 - 請求項1又は2に記載の燃料電池の低温起動方法において、
前記燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側にそれぞれアノード電極とカソード電極を設けた前記電解質膜・電極構造体を、一対の前記セパレータによって挟んで保持するとともに、前記アノード電極と一方の前記セパレータとの間に燃料ガス流路を形成する一方、前記カソード電極と他方の前記セパレータとの間に酸化剤ガス流路を形成し、さらに、一方の前記セパレータと隣り合う他方の前記セパレータとの間には、冷却媒体流路を形成した燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造とした
ことを特徴とする燃料電池の低温起動方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池の低温起動方法において、
前記反応ガス中、燃料ガスは、インジェクタを介して圧力が調整されるレギュレータを通じて前記燃料電池に供給され、前記インジェクタの開閉をデューティ制御することにより、前記レギュレータの圧力を調整する
ことを特徴とする燃料電池の低温起動方法。 - 一対の電極間に電解質を配した電解質・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を、水の凍結温度以下の温度で起動させる低温起動手段を備える燃料電池システムであって、
前記低温起動手段は、
前記凍結温度以下の温度での起動が必要か否かを判定する低温起動要否判定手段と、
前記凍結温度以下の温度での起動が必要と判定された場合、発電電流に応じて、起動開始時の目標ガス圧力を、前記凍結温度を超える温度での起動が必要と判定された場合の目標ガス圧力より高い圧力となるように決定する目標ガス圧力決定手段と、
決定された目標ガス圧力にて前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、を備え、
前記目標ガス圧力決定手段は、
前記凍結温度以下の温度での起動が必要と判定された場合、前記起動開始時の目標ガス圧力を、起動開始温度が低い程高い圧力となるように作成された複数のガス圧力マップから前記起動開始温度に応じて選択したガス圧力マップにより決定する
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5記載の燃料電池システムにおいて、
さらに、前記凍結温度以下の温度での起動の後、前記燃料電池の現在温度が、圧力増圧制御完了閾値温度を超える温度となっているかどうかを判定する圧力増圧制御完了判定手段を設け、
前記目標ガス圧力決定手段は、
前記燃料電池の現在温度が前記圧力増圧制御完了閾値温度を超える温度となるまで、前記燃料電池の現在温度の増加に従い、前記目標ガス圧力を、前記圧力増圧制御完了閾値温度でのガス圧力マップ上での目標圧力まで前記複数のガス圧力マップを択一的に選択しながら段階的に下げる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5又は6記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側にそれぞれアノード電極とカソード電極を設けた前記電解質膜・電極構造体を、一対の前記セパレータによって挟んで保持するとともに、前記アノード電極と一方の前記セパレータとの間に燃料ガス流路を形成する一方、前記カソード電極と他方の前記セパレータとの間に酸化剤ガス流路を形成し、さらに、一方の前記セパレータと隣り合う他方の前記セパレータとの間には、冷却媒体流路を形成した燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造とした
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記反応ガス中、燃料ガスは、インジェクタを介して圧力が調整されるレギュレータを通じて前記燃料電池に供給され、前記インジェクタの開閉をデューティ制御することにより、前記レギュレータの圧力を調整する
ことを特徴とする燃料電池システム。
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